La base genómica y celular de la innovación biosintética en los escarabajos

Área de la Ciencia:

• Biología evolutiva
• Biología molecular
• La bioquímica

Sus antecedentes:

• La evolución de los mecanismos celulares que impulsan el cambio macroevolucionario es clave para comprender la diversificación biológica.
• Los escarabajos (Staphylinidae) representan la familia de metazoos más grande, con más de 66.000 especies, lo que sugiere una innovación evolutiva significativa.
• La subfamilia Aleocharinae, el clado de escarabajos más grande, es un modelo principal para estudiar los orígenes de la megadiversidad.

Objetivo del estudio:

• Para investigar la evolución celular y molecular de un sistema de glándulas defensivas en escarabajos.
• Comprender cómo los cambios a nivel celular en las células especializadas de las glándulas contribuyeron al éxito macroevolucionario de Staphylinidae.
• Identificar la trayectoria evolutiva de un mecanismo de defensa químico único y su papel en la diversificación.

Principales métodos:

• Análisis genómico para identificar las bases genéticas de la evolución del tipo de célula.
• Transcriptómica de tipo celular para revelar las funciones moleculares de las células especializadas de la glándula.
• Análisis comparativo de las vías moleculares implicadas en la síntesis y secreción químicas.

Principales resultados:

• Pasos moleculares identificados para la producción de benzoquinona en un tipo de célula, convergente con los sistemas de toxinas vegetales.
• Descubrieron un segundo tipo de célula que sintetiza un disolvente que potencia la secreción defensiva.
• Se ha demostrado la conservación de este sistema cooperativo desde el Cretácico Temprano, coincidiendo con la radiación Aleocharinae.
• Mostró cómo la reprogramación de estos tipos de células condujo a novedades bioquímicas y especialización ecológica, incluidos los simbiontes de insectos sociales.

Conclusiones:

• La evolución celular de un sistema de defensa química de dos componentes fue un catalizador crítico para la megadiversidad de los escarabajos.
• La evolución de este sistema involucró mecanismos moleculares convergentes y la integración funcional de distintos tipos de células.
• La plasticidad adaptativa de estas células especializadas permitió la especialización ecológica y la evolución de nuevas interacciones simbióticas.